編碼器教學方法探討

摘要:編碼器是組合邏輯電路一個重要組成部分，對編碼器的正確理解對后續(xù)解碼器電路認識起到至關重要的作用。教材一般對編碼器教學順序的編排是:編碼器電路——輸出函數表達式——真值表，實踐證明，按這種方法教學，其效果并不理想，學生難以理解接受。本人探索一種逆式教學方法，即真值表——輸出函數表達式——編碼器電路，學生一直反映良好，現提出該方法，供教師和同行們探討。

關鍵詞:編碼器;表達式;真值表

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0139-02

一、編碼定義

編碼和譯碼問題在日常生活中經常遇到。例如，你買一臺手機，移動公司給你的移動電話設定一個號碼，這個過程稱為編碼。顯然，這個特定的號碼與你姓名是等同的，任何人撥這個特定的號碼，都能找到你，這個過程稱為譯碼。

定義:用數字或符號表示特定對象的過程，叫編碼。實現編碼的電路叫編碼器。具體在數字電路中，通常是用一個二進制數字表示特定含義的信息，該過程我們稱為編碼。具有編碼功能的邏輯電路稱為編碼器。

一位二進制數有2個碼，可以表征兩個對象，n位二進制數則可以表征2n個對象。一般的，若有N個對象，需要n位二進制數，則有:2n≥N。

二、編碼器真值表

我們假設有8個對象，分別用I0、I1、…I7表示，共需3位(23=8)二進制數表征，其每位用Y0、Y1、Y2表示。設定每次僅對一個對象進行編碼，且對象被選中時，其值為1，否則位0.于是，對該8個對象進行編碼如表1所示。

這個表里關鍵是要理解所處理的對象(I0、I1、…I7)與編碼(Y0、Y1、Y2的值)之間的一一對應關系，并將其按順序編碼。例如表1中的第6行，僅I3為1，其余均為0，表示目前僅對對象I3進行編碼，且對象I3依順序排列為4，故其編碼為011.(注意對象I0編碼為000)。所以，011即為I3，I3即為011，對象與碼值有一一對應關系。其余對象依此同理，從而完成編碼過程。

三、邏輯表達式

教學的第二步，要能正確分析真值表。

從真值表表1右端第一列我們發(fā)現，Y2共有4個時段值為1，即對象I4、I5、I6、I7任一個被選中時，其值為1，是邏輯或的關系。據此，可以寫出Y2的邏輯表達式:

四、邏輯電路圖

考慮到或門芯片生產比較少的緣故，故將式子(1)、(2)、(3)改寫成:

據式子(4)、(5)、(6)可繪出其邏輯電路圖1，如圖所示:至此，便實現了編碼電路的完成。

上面討論的編碼器還存在一個問題:當對某個特定對象編碼時，如果其他的對象也出現了輸入為“1”，比如當I4、I5均為“1”時，此時編碼的對象就不是唯一的了，上面電路就不能完成這種情況的編碼。

五、優(yōu)先編碼器

為了避免這種現象的發(fā)生，實際的集成電路是設計成優(yōu)先編器。

優(yōu)先編碼器——允許同時輸入兩個以上的編碼信號，編碼器給所有的輸入信號規(guī)定了優(yōu)先順序，當多個輸入信號同時出現時，只對其中優(yōu)先級最高的一個進行編碼。

需編碼的8個輸入信號I0、I0、……I7允許有多個同時輸入，但電路只對優(yōu)先級別最高的進行編碼(優(yōu)先級別可自行設定)。

在編碼器中，設I7級別最高、I6次之、I5再次之……、I0最低。其編碼真值表(表2)、邏輯式為:

圖中， ~ 代表8位的輸入， ~ 代表3位輸出。輸入輸出均為低電平有效，即 ~ 或 ~ 為“0”時，表示有輸入或輸出信號。為了擴展功能，增加了使能輸入端 (允許該芯片輸入信號)、優(yōu)先標志輸出端 ( 有效時，表示該芯片行使優(yōu)先編碼功能)和輸出使能端EO(當EO有效時，該芯片輸出功能有效)。

由真值表可以看出優(yōu)先順序: 為最高優(yōu)先，因為只要 =0，不管其他輸入端是0還是1，輸出總對應著 的編碼。優(yōu)先從IN7起，依次為 ~ ，最低優(yōu)先是 。該電路的功能為:當 為低電平時允許編碼器工作，且當 也有效時，方輸出才有效。若輸入端有多個為低電平，則只對其最高位編碼，在輸出端輸出對應自然三位二進制代碼的反碼，比如 有效時，6的自然碼為110，其反碼為001，故 ~ 分別輸出001此時，使能輸出端EO為高電平，優(yōu)先標志端 為低電平;而當 為高電平時，電路禁止編碼工作。

參考文獻:

[1]《電子技術基礎》中國勞動社會保障出版社(第四版)